La "taille" d'un électron

[glevesque]

Porter par Charli
désoler glevesque mais je ne comprends pas ce que tu veux dire

Je suis désoler mais après la lecture des autres postes qui ont suivit les n'autres. je ne comprends plus vraiment ce que je dis sur le sujet, il me semble que je fait la confusion entre plusieurs détails de théorie différentes, particule, quantique et autre dont mon interprétation qui semble un peut confus la dessus.

[neutrinoman]

OK deep_turtle
merci je ne me rappelais plus trop d'où sortait ce rayon classique, mais en relisant la formule c'est trivial! désolé!
Effectivement, l'origine électrostatique de la masse n'est pas suffisante.

[Konrad]

Envoyé par lyapounov

Pourquoi dans ce cas la remise en question de l'existence du photon soulève-t-elle autant de réaction agressive.

Si ce n'était qu'une aproximation on dirait "oui c'est d'accord mais ça nous aide" et puis on passe à autre chose

or apparemment ça heurte la structure meme de l'approche scientifique du probleme . POURQUOI

Par "photon" il ne faut pas entendre "particule ponctuelle", mais bien quantum d'énergie. Le photon est le "grain élémentaire" d'énergie, de la force électromagnétique, etc. Et en tant que tel, son existence est bien avérée par des théories qui collent bien à l'expérimentation, donc sa remise en question n'est pas à l'ordre du jour. C'est pour ça que ça déchaine les foules si on essaye de remettre en cause la nature du photon : il est aujourd'hui un pilier à deux théories fondamentales en physique, la Relativité et la Physique Quantique. Changer les propriétés du photon, c'est changer ou invalider ces théories.

Cela n'a rien à voir avec le fait qu'on le considère comme "étendu" ou qu'on l'approxime par un point.

Envoyé par deep_turtle

Konrad tu préfères la voie 1/, expérimentale, et tu déduis que la taille est inférieure à la taille des pixels de ta télé... Pas mal mais au niveau précision on peut surement faire mieux ! Du pixel au point d'extension nulle il y a de la marge...

Certes... L'idée globale que j'essayais (apparemment trop maladroitement) de véhiculer, c'est que tout dépend à quelle échelle on regarde, quels sont les ordres de grandeur caractéristiques qui nous intéressent.

Dans une expérience de type téléviseur, que l'électron soit réellement un point ou qu'il soit étendu sur tout le pixel ne change rien au résultat : le pixel va fluorescer, et pas celui d'à côté. Dans ces cas-là, autant considérer la particule comme un point, ça simplifie les choses.

Dans une expérience de type fente d'Young, la dimension ou l'écartement des fentes est de l'ordre de la longueur d'onde de l'électron... On ne peut donc plus négliger les effets quantiques, la nature ondulatoire de l'électron. On utilisera donc les formules de diffraction que l'on connait dans ces cas-là.

[isozv]

Bonsoir

Perso j'ai appris à déterminer la "taille" des particules en physique théorique à l'aide de l'équation de Dirac et en déterminant par extension la section différentielle de diffusion. Il me semble que c'est la méthode la plus usitée non ?

[deep_turtle]

Envoyé par Konrad

Dans une expérience de type téléviseur, que l'électron soit réellement un point ou qu'il soit étendu sur tout le pixel ne change rien au résultat : le pixel va fluorescer, et pas celui d'à côté. Dans ces cas-là, autant considérer la particule comme un point, ça simplifie les choses.

OK ça se tient. Dans ce cas tu renonces à répondre à la question car d'un point de vue opérationnel tu ne peux pas trancher de toutes façons ? C'est une attitude adoptée par pas mal de scientifiques et épistémologues.

Envoyé par isozv

Perso j'ai appris à déterminer la "taille" des particules en physique théorique à l'aide de l'équation de Dirac et en déterminant par extension la section différentielle de diffusion.

Alors ce que tu détermines comme ça, c'est plutôt la manière dont ça interagit (voie 2/ ci-dessus).

Envoyé par Konrad

L'idée globale que j'essayais (apparemment trop maladroitement) de véhiculer, c'est que tout dépend à quelle échelle on regarde, quels sont les ordres de grandeur caractéristiques qui nous intéressent.

[Konrad]

Envoyé par deep_turtle

Dans ce cas tu renonces à répondre à la question car d'un point de vue opérationnel tu ne peux pas trancher de toutes façons ?

Effectivement, je renonce à établir de façon absolue la "taille" d'un électron (ou de n'importe quelle particule d'ailleurs), car cette question n'a à mon sens pas vraiment lieu d'être. Si tu demandais : "Quel est la taille d'une balle de ping pong", tout le monde saurait te donner un diamètre de balle plus ou moins précis, à commencer par les pongistes. Cette réponse claire est permise :

- par l'immuabilité de ce rayon quel que soit le mouvement qui anime la balle (si l'on fait abstraction du ping-pong relativiste)

- par les fluctuations négligeables que subit sa surface (mouvements des atomes, etc.) par rapport au diamètre de la balle en elle-même (qui doit être de l'odre du cm)

- par la faible perturbation qu'apporte la mesure

- sans oublier bien sûr la FFPP (Fédération Française de Ping Pong) qui fait en sorte que toutes les balles répondent aux mêmes normes.

Dans le monde quantique en revanche, je me garderai bien de faire la moindre simplification évoquée ci-dessus :

- le "rayon", ou du moins l'étendue de la fonction d'onde d'un électron va dépendre de sa vitesse, des endroits par où il passe (fentes d'Young par exemple)...

- le rayon subit des fluctuations qui sont loin d'être négligeables devant les ordres de grandeur observés

- toute mesure va perturber l'électron et donc modifier sa fonction d'onde, donc sa "taille" de façon significative

- et il n'existe aucune fédération qui régit la taille des électrons, de sorte que chacun d'entre eux fait un peu ce qu'il veut.


Voilà en gros pourquoi je ne donne pas de réponse précise à ta question deep_turtle. Si je rencontre un problème où j'ai besoin de connaitre la "taille" d'un électron, alors je la calculerai pour ce problème précis, sachant que dans un autre problème je peux très bien trouver une taille tout à fait différente. Cela dit la question est intéressante, j'aimerais avoir ton avis là-dessus.

[humanino]

Diriez-vous que le flou introduit par la mecanique quantique (Heisenberg) rend impossible la determination de la taille d'un objet microscopique ? Car enfin, on a des definitions precises du rayon de charge du proton par exemple.
Approche 2/ On fait une approche semi-classique dans laquelle le proton a une symetrie spherique, et est caracterise par une densite de charge dependant seulement d'un parametre : la distance au centre. On definit de facon plus ou moins rigoureuse un facteur de forme qui est en fait tout simplement la transformee de Fourier de la distribution de charge. Le rayon est ensuite defini, soit comme la valeur du rayon pour laquelle la distribution de charge atteint la moitie du maximum, soit dans l'espace reciproque par la pente a l'origine... tout cela n'a que peu d'interet dans la mesure ou les differentes definitions coincident. De meme, il est possible de definir son rayon de magnetisation, qui est lui aussi tout a fait similaire. Le proton a definitivement une etendue spatiale non-nulle, et ceci bien independamment de l'indetermination sur sa position. En revanche, rien de tel pour l'electron. L'electron apparait ponctuel. De meme, les quarks sont ponctuels dans une approche experimentale : je l'ai deja dit ! C'est la fameuse propriete d'invariance d'echelle des distributions de quarks dans le proton : seule une particule ponctuelle peut exhiber une telle caracteristique. Je ne veux pas rentrer dans les details, mais la deviation par-rapport a l'invariance d'echelle dans ce context, peut etre calculee par renormalisation (equations dites DGLAP, Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi), et les petites variations calculees coincident avec l'observation : les quarks sont ponctuels, memes aux plus hautes energies que nous sommes capables d'atteindre.

Peut-etre un jour, lorsque nos "microscope" seront assez precis, et l'on sera surpris de constater une taille non-nulle a l'electron. Dans ce cas, je serais d'avis que l'electron est composite, et qu'il faut revoir le modele standard. Ce serait un cataclysme, mais ce n'est pas en vue.

[spi100]

Pour essayer de formaliser un peu le fait que l'on dise qu'une particule est considérée comme une singularité.

Si on choisit de mesurer la position d'une particule, on va obtenir les valeurs propres de l'opérateur X. Celles ci sont simplement données par
, donc est la position mesurée et la fonction de dirac, la fonction propre de la particule. La delta de Dirac suppose donc bien une extension spatiale nulle.

Maintenant si nous connaissons la position, la connaissance que nous avons de P est nulle
, i.e. toutes les valeurs de p peuvent sortir d'une mesure, avec la même probabilité, ca revient à parler de bruit blanc.
Pour une particule libre, , et on peut donc en dire autant de la mesure de l'énergie.

On voit donc que pour une particule libre si on choisit de mesurer sa position, on abandonne complètement la possibilité de prédire E et p.
Cet argument permet de comprendre pourquoi il est impossible de mesurer la position d'un photon, car un photon se déplace à c, si on connait sa vitesse ça veut dire que l'on a une information sur sa quantité de mvt, même si elle n'est pas complète. Sa fonction d'onde ne peut donc pas être une delta de dirac car cette fonction implique une absence de connaissance sur p.

Pour en revenir au choix de l'observable X. En mecanique quantique, on cherche généralement à construire un Ensemble Commuttant d'Observables Complet (ECOC). Pour l'electron dans un champ radial, le choix courant est . Si on prend X et que l'on cherche d'autre observables commuttants avec, il n'y a pas grand chose: ni Energie, ni quantité de mvt, ni moment cinétique, pas terrible si l'on veut décrire la dynamique d'un système.

Encore un autre argument expliquant pourquoi le choix de l'observable X est ce que l'on peut adopter de pire.
Un postulat de la méca Q, dit que si on mesure une observable d'un système, le système se trouve projeté dans un état propre de l'observable et y reste à jamais.
Si je mesure X, le système se trouve projeté dans l'état , i.e. il se fige en x0, j'ai gelé sa dynamique. Attention, il est immobile non pas car p = 0 car cela supposerait une connaissance exacte de p, mais parce que i.e. pour chaque valeur possible de p correspond la valeur -p, donc il y a un effet de compensation. Pour en revenir au photon, nous avons un argument fort contre sa localisation, si on mesure sa position alors il ne peut plus avancer à la vitesse c.

[Floris]

Bonjour a tous. Je remerci tout dabord deep turlte d`avoir lence ce topique car cela repond a des questions que j`avait posee sur un topique que j`avait cree. Ce sujet me passione enormement. Pardonnez moi pour les fautes et pour mon retard mai j`utilise un clavie qwerty et l`alime de mon ordi a crame. La question aue je me pose, d`apret la theorie quantique des champs, ne peut t`on pas deduir intutivement un rayon pour l`electron? Car en effet, dapret le theorie, l`intensitee du champ diminue a mesur que l`on s`eloigne par le principe de diffusion. Mais quelaue chose me fait reagir, mai je me passerai de mes comentaires personel dans un premier temps.

Esque l`on peut considerer la dimension d`espace d`une particule comme une propriete quantique comme la charge...?

Aussi, si on imagine une planete composee seulement de particule possedent de la masse mais pas de charge. Si je tome du ciel de cette planete, esque je m`ecraserais. Non, je ne pourrai meme pas distinguer le sol de ma planete. Je tonmedais, mais alor que vas t`il se passer? je devrai parvenir a un horison? non que pensez vous.
Amilalement
Floris

[humanino]

Envoyé par Floris

Aussi, si on imagine une planete composee seulement de particule possedent de la masse mais pas de charge.

Desole pour ton ordi crame
Ces particules, quelles peuvent-elles etre ? Evidemment, des neutrons ca ne marchera pas : si tu tombes sur une etoile a neutrons, bon tu t'en rendras pas vraiment compte, mais tu vas certainement t'ecraser salement

Je ne m'etais jamais pose la question, si toutes les particules n'ont que de la masse, il est possible qu'un trou noir se forme toujours car rien d'autre que Pauli n'empeche l'effondrement. Il me semble.

[deep_turtle]

si toutes les particules n'ont que de la masse, il est possible qu'un trou noir se forme toujours car rien d'autre que Pauli n'empeche l'effondrement. Il me semble.

Pas vraiment, car une particule peut ne pas avoir de charge mais avoir un spin, auquel cas le principe de Pauli peut bloquer l'effondrement avant le stade trou noir si ce sont des fermions (comme dans les naines blanches par exemples). Il y a aussi le cas des étoiles à bosons. Je n'ai jamais vraiment regardé ça de près, mais le souvenir que j'en ai c'est qu'une assemblée de bosons peut former un corps stellaire, ce qui empêche l'effondrement dans ce cas c'est l'impulsion venant du principe d'incertitude. C'est vague je sais mais là comme ça je n'en sais pas plus...

[mtheory]

Envoyé par deep_turtle

. Il y a aussi le cas des étoiles à bosons. Je n'ai jamais vraiment regardé ça de près, mais le souvenir que j'en ai c'est qu'une assemblée de bosons peut former un corps stellaire, ce qui empêche l'effondrement dans ce cas c'est l'impulsion venant du principe d'incertitude. C'est vague je sais mais là comme ça je n'en sais pas plus...

Salut Deep-turtle
Les gravastars non?

[Floris]

Vous en pensez quoi de ma planette? Je vous y invite pendant mes vacances heheh.

[scientist]

Pour parler d'une particule, vous préférez discutez ses intéractions comme si un morceau de l'espace-temps recelez ces propriétés. Mais justement, si les propriétés à cet endroit précis sont différentes, c'est qu'il sagit d'une chose (sinon, la conservation de l'énergie par le partout pareil...)!

Le problème de l'objet ponctuel se révèle lorsque l'on s'approche de la taille limite qui délimite une approximation possible de là où ce n'est plus possible. (pas très français mais je pense qu'on comprend).
Donc c'est que l'objet n'est pas une sphère mais que de loin, il s'y apparente.

J'ai postulé un anneau (ou une tore si on veux) mais il en est peut-être différement! N'empêche qu'avec un anneau, le problème du rayon variant disparaît, l'onde est imaginable avec du matériel, les champs aussi... On retrouve aussi le critère du champ magnétique qui n'existe que par un anneau (ou un photon) tant que l'on n'a pas trouvé le fameux monopôle.
conclusion, j'aime bien les anneaux (et aussi "le seigneur des ...")

[humanino]

Envoyé par deep_turtle

Pas vraiment, car une particule peut ne pas avoir de charge mais avoir un spin, auquel cas le principe de Pauli peut bloquer l'effondrement avant le stade trou noir si ce sont des fermions (comme dans les naines blanches par exemples).

Pourtant une "etoile a neutrons trop massive" devient bien un TN, malgre la validite de l'application du principe d'exclusion au neutrons !

Tout depend de la masse totale en totale en fait.

[deep_turtle]

Envoyé par mtheory

Salut Deep-turtle
Les gravastars non?

Salut !

J'ai cherché des papiers sur ces "gravastars mais je n'ai rien trouvé... Le terme auquel font référence les articles que je connais est bien "boson stars"...

Envoyé par Floris

Vous en pensez quoi de ma planette? Je vous y invite pendant mes vacances heheh

Sans charge électrique, je ne suis pas sûr qu'on pourrait marcher dessus...

Envoyé par Konrad

Voilà en gros pourquoi je ne donne pas de réponse précise à ta question deep_turtle. Si je rencontre un problème où j'ai besoin de connaitre la "taille" d'un électron, alors je la calculerai pour ce problème précis, sachant que dans un autre problème je peux très bien trouver une taille tout à fait différente. Cela dit la question est intéressante, j'aimerais avoir ton avis là-dessus

Tes raisons sont intéressantes... Je suis d'accord avec toi sue le fait qu'on doit de toutes façons trouver une échelle pertinente pour cette taille de l'électron adaptée au problème physique qu'on étudie, et que cette échelle dépend du contexte expérimental ou théorique !

[mtheory]

Il s'agirait de condensat de BE de gravitons en gros!

http://www.fc.up.pt/pessoas/luis.bec...0Wiltshire.pdf

http://www.interstars.net/pages/impr...cle=gravastars

[Floris]

Bonjour, alors justemen puisque l4on ne peut pas marcher sur ma planette, on toberai jusqu`a se trouver au centre non? Mai au centre comment les choses se passe t`elles? Sui-je toujour accelere mais je ne m`en rend plus compte parce que plusieurs forces s`inversent ???

Sinon esque l`on peut considerer les dimensions d`une particules non composite, comme une propriete quantique tels aue la charge?